第九章 电磁感应.

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1、9-1 9-1 电磁感应定律电磁感应定律9-2 9-2 动生电动势与感生电动势动生电动势与感生电动势9-4 9-4 自感应与互感应自感应与互感应（本章研究电磁感应现象的基本规律、两类感应现象及磁场的能量）（本章研究电磁感应现象的基本规律、两类感应现象及磁场的能量）9-5 9-5 磁场的能量磁场的能量第九章第九章 电磁感应电磁感应9-6 9-6 位移电流位移电流 电磁场理论电磁场理论基本内容基本内容电磁感应定律电磁感应定律动生电动动生电动势势感生电动感生电动势势涡旋电场涡旋电场位移电流位移电流麦克斯韦方程麦克斯韦方程组组自感自感 互感互感电磁场能量电磁场能量补充说明：补充说明：1 1、非静电力、

2、非静电力在电源内部，正电荷所受非静电力由负极指向正极在电源内部，正电荷所受非静电力由负极指向正极 电电磁磁感感应应作作用用普普通通发发电电机机差差相相联联系系的的扩扩散散作作用用与与温温度度差差和和电电子子的的浓浓度度温温差差电电源源程程相相联联系系的的化化学学作作用用与与离离子子的的溶溶解解和和沉沉积积过过化化学学电电池池 l dEK E E + - + -2 2、电动势、电动势电源的电动势：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正电源的电动势：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力作的功。极时，非静电力作的功。整个回路上有整个回路上有非静电力时：非静电力时： 导导体体回回路路ldE

3、K 9-1 电磁感应定律电磁感应定律一一 电磁感应现象电磁感应现象 实验实验1：插入或拔出插入或拔出磁棒磁棒检流计检流计检流计检流计NS S实验实验2 ：插入或拔出插入或拔出载流线圈载流线圈电源电源实验实验3：接通或断开接通或断开初级线圈初级线圈检流计检流计电源电源 B vl检流计检流计实验实验4：导线导线切割磁力线切割磁力线的运动的运动I 法拉第法拉第经过十年的不懈努力终于在经过十年的不懈努力终于在1831年年8月月29日日第一次观察到电流变化时产生的感应现象第一次观察到电流变化时产生的感应现象 当一闭合导体回路所包围当一闭合导体回路所包围的面积内的磁通量发生变化时的面积内的磁通量发生变化时

4、，导体回路中就产生电流，这，导体回路中就产生电流，这种电流被称为种电流被称为感应电流感应电流，这一，这一现象被称为现象被称为电磁感应现象电磁感应现象INS二、楞次定律二、楞次定律 ( (判断感应电流方向判断感应电流方向) )感应电流的效果反抗引起感应电流的原因感应电流的效果反抗引起感应电流的原因导线运动导线运动感应电流感应电流阻碍阻碍产生产生磁通量变化磁通量变化感应电流感应电流产生产生阻碍阻碍 ab 闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止或补偿引起感应电流的磁通量的变化。的磁场来阻止或补偿引起感应电流的磁通量的变化。fv判断感应电流的方

5、向：判断感应电流的方向：1 1、判明穿过闭合回路内原磁场、判明穿过闭合回路内原磁场 的方向；的方向；2 2、根据原磁通量的变化、根据原磁通量的变化 , , m按照楞次定律的要求确定感按照楞次定律的要求确定感应电流的磁场的方向；应电流的磁场的方向；3 3、按右手法则由感应电流磁场的、按右手法则由感应电流磁场的方向来确定感应电流的方向。方向来确定感应电流的方向。mB感感B与与 反向反向mB感感B与与 同向同向NS感感BiINS感感BiIBB三三 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律导体回路中感应电动势导体回路中感应电动势 i 的大小与穿的大小与穿过回路的过回路的磁通量的变化率磁通量的变化率成正比成

6、正比式中式中 各量取国际单位各量取国际单位dtdi* 只要磁通量发生变化就有感应电动势。只要磁通量发生变化就有感应电动势。* 要形成感应电流，除磁通量发生变化外，还要有闭合要形成感应电流，除磁通量发生变化外，还要有闭合 导体回路导体回路N匝线圈串联时的法拉第电磁感应定律匝线圈串联时的法拉第电磁感应定律BdtddtddtdNi21dtdii-全磁通全磁通N匝匝相同线圈串联相同线圈串联组成回路组成回路Ni磁链磁链dtdNidtdRRIii1闭合闭合回路中的感应电流为回路中的感应电流为t1到到t2时间内通过导线的任一截面的感生电荷量时间内通过导线的任一截面的感生电荷量)(11212121RdRdtI

7、qitt法拉第电磁感应定律的积分形式法拉第电磁感应定律的积分形式slKiSdBdtddtdldE四四 法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律的应用例例9-1 一长一长直导线通交流电直导线通交流电, ,已知已知:,sin0tII求：与其共面的矩形回路中的感应电动势求：与其共面的矩形回路中的感应电动势其中其中 I0 和和 是大于零的常数是大于零的常数xoLIladsd解：解：SdBdBdsssldxxIadd20dadIlln20dadtlIlnsin200dtdidadtlIlncos200若若N匝呢？匝呢？线圈内磁场变化线圈内磁场变化两类实验现象两类实验现象感生电动势感生电动势动生电动势动

8、生电动势产生原因、规产生原因、规律不相同律不相同都遵从电磁感应定律都遵从电磁感应定律导线或线圈在磁场中运动导线或线圈在磁场中运动感应电动势感应电动势非静电力非静电力动生电动势动生电动势?一、动生电动势一、动生电动势 动生电动势是由于导体或导体回路在恒定磁场中动生电动势是由于导体或导体回路在恒定磁场中产生产生9-29-2 动生电动势动生电动势运动而产生的电动势。运动而产生的电动势。Gi a b vlxBLxSBmBLvdtdm动方向：楞次定律方向：楞次定律电子受洛仑兹力作用电子受洛仑兹力作用, , 可以可以看作受到看作受到一个非静电性场强一个非静电性场强Ek k 对对电子的作用。非静电力就是洛伦

9、电子的作用。非静电力就是洛伦兹力兹力F 。BveEekBvEk按照电动势的定义，感应电动势是这段导线内非静电力作按照电动势的定义，感应电动势是这段导线内非静电力作功的结果，所以功的结果，所以BlvlBvMNd)(可见，可见，动生电动势实质是运动电荷受洛伦兹力的结果。动生电动势实质是运动电荷受洛伦兹力的结果。lvNNM MlEMNdki二二 动生电动势的产生机制动生电动势的产生机制三、动生电动势的计算三、动生电动势的计算1 电磁感应定律电磁感应定律-适于闭合回路适于闭合回路a）某时刻）某时刻SSdBtt）（b）SiSdBdtddtdc）方向：）方向： 楞次定律楞次定律2 定义法定义法-常用于求解

10、一段不闭合导体常用于求解一段不闭合导体a）当）当 CBlivlBl dBv）（l dBvdi）（l dBvli）（相垂直的分量起作用相垂直的分量起作用b）对非均匀磁场中一段导线（或导线在磁场中转动）对非均匀磁场中一段导线（或导线在磁场中转动）Bvl方向：方向：顺着顺着且导体平动时且导体平动时应用举例应用举例例例1 导线导线L在匀强磁场中绕在匀强磁场中绕O以以 做匀速转动做匀速转动求：求： iLLildlBBvdl0方向均指向方向均指向A221LB方向：方向：OA ALdlO也可构造闭合回路，用法拉第电磁感应定律求解也可构造闭合回路，用法拉第电磁感应定律求解O例例 如图如图 已知已知I，L，v求

11、动生电动势求动生电动势vIABxdxaLl dBvdi)(vdxxI20LaaLaaiivdxxId20aLavIln20解：解：方向逆方向逆x轴轴vB60o1）IablvR4）v30ollB3）ORvB2）9-39-3 感生电动势感生电动势 感生电场感生电场一一 感生电场感生电场（涡旋电场）（涡旋电场）当导体回路不动，由于磁场变化引起磁通量改变而产生当导体回路不动，由于磁场变化引起磁通量改变而产生的感应电动势，的感应电动势，叫做感生电动势。叫做感生电动势。麦克斯韦的假设：麦克斯韦的假设：变化磁场在其周围激发一种电场，变化磁场在其周围激发一种电场，这种这种电场电场就称为就称为感生电场感生电场